詹姆斯·韋伯望遠鏡揭示早期宇宙罕見五星系合併現象

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）的最新觀測，揭示了宇宙早期一個極為罕見的現象：至少五個星系正在進行合併。這一壯觀的發現，發生在大爆炸後約8億年，為我們理解早期宇宙中巨大星系的形成過程提供了前所未有的視角。

這個被暱稱為「JWST的五重奏」的星系系統，由至少五個星系和17個星系團組成，被一個巨大的氣體暈所籠罩。透過JWST的近紅外相機（NIRCam）數據，天文學家確認了這些星系不僅在物理上相互連接，而且具有相同的紅移值，表明它們確實是同一系統的一部分。研究論文的主要作者、德州農工大學的博士後研究員胡偉達（Weida Hu）表示：「發現這樣一個包含五個物理上相互連接的星系的系統，無論是在目前的模擬還是觀測中都極為罕見。」她補充說，偵測到一個多星系合併系統的機率非常低，這次的發現可能是一次幸運的機會。

這些星系被歸類為發射線星系，其氫和氧的強烈信號表明它們正處於活躍的恆星形成階段。與早期宇宙中其他合併系統相比，JWST的五重奏的恆星形成率顯著更高。研究人員估計，這個合併系統的總恆星質量相當於100億個太陽，並可能在宇宙大爆炸後約10億至15億年內演化成一個巨大的靜止星系。靜止星系是指停止產生新恆星的星系，而JWST先前已在早期宇宙中發現了幾個這樣的星系，這引發了關於它們如何如此迅速地「死亡」的疑問。

曼徹斯特大學的資深天文學家克里斯多福·康塞利斯（Christopher Conselice）教授指出，多星系合併系統的比例遠低於單一星系合併，並強調這些星系緊密聚集的現象預示著它們很可能最終會合併。他同時也是該研究的參與者之一，他的研究專注於星系從宇宙早期至今的形成與演化。

此次發現與先前對史蒂芬五重星系（Stephan's Quintet）的觀測進行了比較。史蒂芬五重星系是位於本地宇宙中的一個類似系統，包含四個合併的星系和一個背景星系。雖然兩者都顯示出星系互動的跡象，例如連接兩個星系的物質橋樑，但JWST的五重奏展現出更高的恆星形成率，這可能反映了早期宇宙更為活躍的環境條件。

這項研究的結果發表在《自然天文學》期刊上，結合了JWST和哈伯太空望遠鏡的數據。JWST的紅外觀測能力對於確認這些遙遠星系的相互作用和紅移至關重要，這是哈伯望遠鏡單獨無法完全實現的。這項發現不僅挑戰了現有的宇宙學模型，也為理解宇宙早期星系的快速成長和演化提供了關鍵線索，並可能解釋巨大靜止星系是如何在早期宇宙中通過較小星系的合併而迅速形成的。未來的觀測將進一步探究這些早期宇宙的合併現象，以完善我們對宇宙結構形成的理解。